JP5298618B2 - 配線保護管およびそれを用いた蓄電池の車載構造 - Google Patents

Description

本発明は、配線保護管およびこれを用いた蓄電池の車載構造に関する。

近年、電気自動車や、エンジンとモータを組み合わせて走行するいわゆるハイブリッドカーにおいては、高出力の蓄電池が利用される。

この高出力の蓄電池は、防水性を図るため、密閉型の電池ケースに収容されて車両に搭載される。この種の蓄電池は、使用中の過充電などにより電解液がガス化して蓄電池内圧が上昇し、蓄電池の破損を招くことがあるため、蓄電池の内圧が所定値（例えば１０〜２０Ｋｇ／ｃｍ２以上）に達するとガスを放出して、蓄電池の内圧の過剰な上昇を抑えるようになっている。そのため、蓄電池からガスが放出されると、蓄電池を収容する電池ケース内の圧力が上昇する。

ここで、電池ケースの内圧が過剰に高圧になると、電池ケースが破損してしまうため
、電池ケースには、所定の圧力以上になると圧力を放出する圧力放出弁が設けられている（例えば特許文献１、２参照）。
特開２０００−１４９８８７号公報 特開平１１−２５０８８７号公報

しかしながら、前記従来の如く、電池ケースに圧力放出弁を設けると、複雑な部品が必要となり、部品コストが高く、製造コストが嵩んでしまう。

本発明はこのような従来技術を基に為されたものであって、製造コストを低減できる蓄電池の車載構造およびそれに用いる配線保護管の提供を図ることを目的とする。

本発明は、蓄電池を収容する電池ケースの配線取出口に密閉性をもって接続され、電池ケース内から引き出されて車載機器に配索される配線を内部に収容する配線保護管を備えた構造において、配線保護管に、電池ケースが破断する圧力よりも低い圧力で破断する破断部を設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、電池ケース内の圧力が上昇すると、配線保護管の破断部が開裂して、電池ケース内の圧力を放出できる。そのため、複雑な構造の部品を追加することなく、電池ケースの破損を防止でき、結果、製造コストを低減できる。

以下、本発明の実施形態を図面をもとに説明する。

（第１実施形態）
図１〜図５は本発明の第１実施形態を示すものである。第１実施形態の車両１は、図１に示すような蓄電池１０の車載構造を備えている。つまり、本実施形態の蓄電池１０の車載構造は、車体３のフロアパネル３ａの下面に固定された密閉型の電池ケース２０と、電池ケース２０内に収容された蓄電池１０と、電池ケース２０の配線取出口２３に密閉性を保って接続された配線保護管３０と、を備えて構成されている。

まず、蓄電池について説明する。

本実施形態の蓄電池１０は、図２に示すように、偏平型の電池モジュール１１を複数個（この例では１２個）組み合わせたのであり、より具体的には、複数多段に積層した電池モジュール１１を当該積層方向に貫通する４本の締結ロッド１６で締結するとともに、各電池モジュール１１を図示せぬバスバーで接続した組電池である。

この蓄電池１０を構成する各電池モジュール１１は、図３〜５に示すように、複数の扁平型の単電池１００を積層して電気接続した単電池集合体１２を、２つのケース部材１３Ａ、１３Ｂを組み合わせてなるモジュールケース１３内に収容して構成されている。

単電池集合体１２は、図４、５に示すように、複数の単電池１００と、単電池１００の両電極タブ（正極タブ１００ｐ、負極タブ１００ｍ）を積層方向から挟みこむとともに積層方向に隣合う単電池１００の電極タブ１００ｐ、１００ｍ同士の間に介在する絶縁性のスペーサ１２０と、所定の単電池１００の電極タブ１００ｐ、１００ｍに接続された電池モジュール正極端子１４および電池モジュール負極端子１５と、を備えて構成されている。

各スペーサ１２０は、単電池１００の電極タブ１００ｐ、１００ｍを位置決めとともに積層方向に隣合うスペーサ１２０同士が互いに位置決めされるにより、積層方向に隣合う単電池１００同士が位置決めする（図４、５参照）。

なお、電池モジュール正極端子１４は、図４中の一番下の単電池１００に電気接続されるものであり、当該単電池１００の正極タブ１００ｐに重ね合わされる銅板からなるバスバー１４１と、バスバー１４１端部に設けられた端子を覆う樹脂カバー１４２と、を含んでいる。また、電池モジュール負極端子１５は、図４中の一番上の単電池１００に電気接続されるものであり、当該単電池１００の負極タブ１００ｍに重ね合わされる銅板からなるバスバー１５１と、バスバー１５１端部に設けられた端子を覆う樹脂カバー１５２と、を含んでいる。

このような電池モジュール１１には、その四隅において電池モジュール１１を積層方向に向けて貫通する貫通孔１１ｈが設けられている。具体的には、貫通孔１１ｈはスペーサ１２０およびモジュールケース１３を貫通している。

そして、このように構成された電池モジュール１１を複数多段に積層して、電池モジュール１１の貫通孔１１ｈに締結ロッド１６を貫通させて締結することにより、複数多段の電池モジュール１１をひとまとめにしている。

単電池
単電池１００の構成について図５、６を参照しつつ補足説明する。

本実施形態の単電池１００は、上述のように偏平型のリチウムイオン電池であって、発電要素としての扁平形状の積層電極を、一対の外装フィルムとしてのラミネートフィルムの中央部に配置し、これらラミネートフィルムよって積層電極の両面を挟むようにして覆い、ラミネートフィルムの周縁部を熱溶着により接合することにより、これらラミネートフィルム間に積層電極とともに電解液を密閉したものである。これにより、電池の外観形状は、電池中央部の積層電極を収容した部位が厚肉部となり、電池周縁部の接合部分１００ａが薄肉部となる。

積層電極は、複数枚の正極板および負極板をそれぞれセパレータを介在させつつ順次積層したものであり、各正極板は、正極リードを介して帯状の正極タブ１００ｐ（電極タブ）に接続されるとともに、各負極板は、負極リードを介して帯状の負極タブ１００ｍ（電極タブ）に接続され、これら正極タブ１００ｐおよび負極タブ１００ｍがラミネートフィルムの接合部分から外部に引き出されている。

電池ケース
このような蓄電池１０を収容する電池ケース２０の構造は以下の通りである。

電池ケース２０は、内部に前記蓄電池１０を固定し、車体３のフロアパネル３ａの下面に図示せぬボルトにより取付固定されている。電池ケース２０は、密閉型であって、容器状の上側ケース部材２１と、同じく容器状の下側ケース部材２２と、を備えて構成され、これらケース部材２１、２２をそれぞれの開口部周縁に設けられたフランジ部２１ｆ、２２ｆ同士をネジ止めすることで、略箱状に形成されたものである。

電池ケース２０の側壁２０ａには（この実施形態では上側ケース部材２１の側壁には）、配線取出口２３が形成されており、この配線取出口２３から電池ケース２０外に配線１９が引き出されるようになっている。

配線１９は、電池ケース２０内部に収容された蓄電池１０と、車両１の駆動源としての図示せぬ電動モータ（車載機器）と、を接続するものであり、例えば蓄電池１０から電動モータへ駆動電力を供給したり逆に電動モータ（この場合発電機として機能する）から蓄電池１０へ充電する電力を供給するプラスマイナスの２本の電力線と、電動モータを制御する制御回路（車載機器）に蓄電池１０の情報（例えば蓄電池の電圧や蓄電池の温度）を伝送する複数の信号線と、が含まれる。

電池ケース２０の上側ケース部材２１の内面には、図９に示すように、蓄電池１０の図示せぬバスバーに連結された入力端子１７および出力端子１８が固定されており、当該入力端子１７および出力端子１８に配線１９の端末が接続されている。

配線保護管
次に、配線保護管３０について説明する。配線保護管３０は、上述の如く電池ケース２０内から引き出された配線１９を内部に収容する中空の管状構造をなしている。配線保護管３０の開口端部には、図７、８に示すように外周にフランジ部３１が設けられており、このフランジ部３１が、電池ケース２０の配線取出口２３の周縁にネジによって接続されている。これにより、電池ケース２０の密閉性が保たれている。

この配線保護管３０の途中には、電池ケース２０が破断する圧力よりも低い圧力で破断する破断部４１が設けられている。具体的には、破断部４１は、当該配線保護管３０の他の部分よりも薄肉で、且つ電池ケース２０よりも強度が低い（電池ケース２０が破断するよりも低い圧力で破断する）薄肉部４１として構成されている。そのため、破断部４１は、電池ケース２０内の圧力が高まって配線保護管３０内の圧力が所定値以上になると破断して、配線保護管３０を介して電池ケース２０の内部の圧力を開放するものである。そのため、電池ケース２０の複雑な構造の圧力開放弁を設けるまでもなく、電池ケース２０内の圧力が過剰に上昇した際に電池ケース２０が破損してしまうことを防止できる。

効果
このような蓄電池の車載構造にあっては、以下の効果を備える。

本実施形態にあっては、配線保護管３０は、電池ケース２０が破断するよりも低い圧力で開裂する破断部４１を備えるため、電池ケース２０内の圧力が所定値以上になったときに、配線保護管３０の破断部４１が破断することで、電池ケース２０が破損してしまうことを防止できる。しかも、圧力開放弁などの複雑な部品を利用しないため、構造が簡素で製造コストが安価となる。

なお、電池ケース２０に破断部を設けることも考えられるが、この場合は圧力上昇時に電池ケース２０が破損してしまうため、配線保護管３０よりも高価な電池ケース２０の交換が必要になり、作業性及びコストの面で不利となる。しかし、本願実施形態では、高価な電池ケース２０を交換することなく、配線保護管３０のみを交換すれば済むため、作業性およびコストの面で有利となる。

また本実施形態にあっては、電池ケース２０から配線（電力線および信号線）を引き出すための配線取出口２３の他に、新たに電池ケース２０にガスを排出する為の開口を設ける必要がないため、製造コストが高くならずにコスト面で有利である。

また本実施形態にあっては、配線保護管３０は、ブラス・マイナスの２本の電力線ならびに複数の信号線を内部に配索するものであるため、もともと管内径が広く確保されており、そのため、従来の弁構造（圧力開放弁）に比べて、ガス放出面積を広く確保できる。

以下、第１実施形態と異なるその他の実施形態を説明する。なお、以下の説明において第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付けて第１実施形態と重複する説明は省略する。

（第２実施形態）
まず、図１１を参照しつつ第２実施形態を説明する。図１１は配線保護管の破断部の近傍を拡大した拡大断面図である。

図１１に示すように、この第２実施形態では、破断部４３は、配線保護管３０の形状変化部３３の近傍に配置されている。配線保護管３０の形状変化部３３としては、配線保護管３０の湾曲部などがあるが、この第２実施形態では配線保護管３０の管径が変化する径変化部３３に破断部４３が設けられている。

この第２実施形態では、径変化部３３よりも電池ケース２０側（上流側）に大径部３２があり径変化部３３より車載機器側（下流側）に小径部３４があり、大径部３２と小径部３４との間に大径部３２から小径部３４に向けて除々に径が縮径された略テーパー状の径変化部３３が設けられている。

配線保護管３０内に収容された配線１９は、配線１９の外周に巻き付けられたまたは配線保護管３０の内周に装着された装着部材３５によって、配線保護管３０内でガタつかないように保持されている。装着部材３５としては、例えば、スポンジやゴム、または絶縁性の粘着テープなどが考えられる。

本実施形態では、径変化部３３は大径部３２および小径部３４よりも薄肉に形成され、これにより、径変化部３３の周囲よりも脆弱となっている。この径変化部３３の肉厚は、電池ケース２０が破断する圧力よりも低い圧力で破断するように設定され、当該径変化部３３が破断部４３として機能する。

次に、第２実施形態の効果を説明する。

（１）第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、配線保護管３０に、電池ケース２０が破断する圧力よりも低い圧力で破断する破断部４３が形成されている。そのため、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

（２）一般に管に力が加わる際には管の形状変化部に応力を集中することとなるが、第２実施形態では、このような応力が集中しやすい形状変化部３３に破断部４３が形成されているため、より破断部４３が破断しやすい構造となり、効率的に破断部４３を開裂させて、電池ケース２０内の圧力を開放することができる。

（３）また第２実施形態によれば、配線保護管３０の形状変化部３３は、管の管径が変化する径変化部３３であり、当該径変化部３３に前記破断部４３が設けられている。そのため、簡素な構造で、破断部４３を形成できる。

（４）また第２実施形態によれば、破断部４３が形成された径変化部３３の電池ケース２０側（上流側）が大径で、電池ケース２０と逆側（下流側）が小径に形成されている。

そのため、電池ケース２０の内圧が上昇して電池ケース２０から配線保護管３０に放出されるガスは、径変化部３３で抵抗を受けて当該径変化部３３に高い圧力が加わることになる。そのため、より効率的に破断部４３を開裂させて、電池ケース２０内の圧力を開放することができる。

（５）また第２実施形態によれば、破断部４３は、装着部材３５よりも電池ケース２０側（上流側）に設けられている。そのため、電池ケース２０の内圧が上昇して電池ケース２０から配線保護管３０に放出されるガスは装着部材３５によって抵抗を受けて当該装着部材３５よりも電池ケース２０側（上流側）に高い圧力が加わることになる。そのため、電池ケース２０の内圧が高まった際には、破断部４３に高い圧力を加えることができ、より効率的に破断部４３を開裂させて、電池ケース２０内の圧力を開放することができる。

（第３実施形態）
次に、図１２を参照しつつ第３実施形態を説明する。図１２は配線保護管の破断部の近傍を拡大した拡大断面図である。

図１２に示すように、この第３実施形態では、配線保護管３０は、湾曲部３７を介して直線部３６と直線部３８とが連続する略Ｌ字状のエルボー部を備えて構成されている。本実施形態では、湾曲部３７に、周囲の部位よりも薄肉に形成された破断部４５が形成されている。湾曲部３７より電池ケース２０側の直線部３６の延長線上に、破断部４５が形成されている。また、装着部材３５は、破断部４５よりも下流側（電池ケースとは逆側）に設けられている。

次に、第３実施形態の効果を説明する。

（１）第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、配線保護管３０に、電池ケース２０が破断する圧力よりも低い圧力で破断する破断部４５が形成されている。そのため、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

（２）一般に管に力が加わる際には管の形状変化部に応力を集中することとなるが、第３実施形態によれば、このような応力が集中しやすい配線保護管３０の形状変化部３７に破断部４５が形成されているため、より破断部４５が破断しやすい構造となり、効率的に破断部４５を開裂させて、電池ケース２０内の圧力を開放することができる。

（３）また第３実施形態によれば、当該配線保護管３０の湾曲部３７に、前記破断部４５が形成されている。つまり破断部４５が設けられた形状変化部３７は、湾曲部３７である。そのため、簡素な構造で、破断部４３を形成できる。

（４）また第３実施形態によれば、湾曲部３７より電池ケース２０側（上流側）の管路３６の延長線上に、破断部４５が形成されている。そのため、電池ケース２０の内圧が上昇した際に電池ケース２０から配線保護管３０に放出されるガスは、上流側の管路３６から流れてきて、当該湾曲部３７の破断部４５に衝突することとなる。そのため、当該破断部に電池ケース２０側（上流側）からの圧力が直接加わり、より効率的に破断部４５を開裂させて、電池ケース２０内の圧力を開放することができる。

（４）また第３実施形態によれば、破断部４５は、装着部材３５よりも電池ケース側（上流側）に設けられている。そのため、電池ケース２０から放出されるガスは装着部材３５によって抵抗を受けて当該装着部材３５よりも電池ケース側（上流側）に高い圧力が加わることになる。そのため、電池ケース２０の内圧が高まった際には、破断部４５に高い圧力を加えることができ、より効率的に破断部４５を開裂させて、電池ケース２０内の圧力を開放することができる。

以上、第１〜第３実施形態を例にあげて説明したように、本発明によれば、電池ケース内の圧力が所定値以上になったときに、配線保護管の破断部が破断することで、電池ケースに圧力開放弁などの複雑な部品を付加しなくとも、電池ケースを破損させずに電池ケースの内圧を開放することができる。

なお、上述の実施形態では、蓄電池はリチウムイオン単電池を組み合わせた組電池であったが、本発明の蓄電池は、リチウムイオン単電池を組み合わせたものに限られずその他の二次電池を組み合わせたものであってもよい。

また、上述の実施形態では、破断部４５は、その周囲および電池ケース２０よりも薄肉に形成された部位として構成されているが、例えば、Ｖ字状溝などのノッチなどによって破断ラインを構成するものであっても良い。

本発明の第１実施形態の蓄電池の車載構造を説明するための車両のフロア近傍の概略側面図。 蓄電池の分解斜視図。 蓄電池を構成する電池モジュールの斜視図。 電池モジュールのモジュールケースの内部の分解斜視図。 図４の側面図。 電池モジュールに用いる単電池を示す斜視図。 第１実施形態の蓄電池の車載構造において電池ケースと配線保護管との組立状態を示す斜視図。 図７中のＶＩＩＩ部の拡大図。 同蓄電池の車載構造において電池ケース内の蓄電池と配線との接続構造を説明するために電池ケースの下側ケース部材を取り外した状態で上側ケース部材の内側を露出させて分解斜視図。 同蓄電池の車載構造において配線保護管の破断部の近傍を示す断面図。 本発明の第２実施形態の蓄電池の車載構造を説明するための図であって、配線保護管の破断部の近傍を示す断面図。 本発明の第３実施形態の蓄電池の車載構造を説明するための図であって、配線保護管の破断部の近傍を示す断面図。

符号の説明

１…車両
３…車体
１０…蓄電池
１９…配線
２０…電池ケース
２３…配線取出口
３０…配線保護管
３２…大径部
３３…径変化部（形状変化部）
３４…小径部
３５…装着部材
３６…直線部
３７…湾曲部（形状変化部）
３８…直線部
４１…破断部
４３…破断部
４５…破断部

Claims (6)

1. 蓄電池を収容する電池ケースの配線取出口に密閉性を保って接続され、前記電池ケース内から引き出されて車載機器に配索される配線を内部に収容する配線保護管であって、
   前記配線保護管に、電池ケースが破断する圧力よりも低い圧力で破断する破断部が形成されていることを特徴とする配線保護管。
2. 請求項１に記載の配線保護管であって、
   前記配線保護管の形状変化部に前記破断部が形成されていることを特徴とする配線保護管。
3. 請求項２に記載の配線保護管であって、
   前記破断部が形成された形状変化部は、前記配線保護管の管径が変化する径変化部であることを特徴とする配線保護管。
4. 請求項２に記載の配線保護管であって、
   前記破断部が形成された形状変化部は、当該配線保護管の湾曲部であることを特徴とする配線保護管。
5. 請求項４に記載の配線保護管であって、
   前記湾曲部より電池ケース側の管路の延長線上に、前記湾曲部の前記破断部が形成されていることを特徴とする配線保護管。
6. 蓄電池の車載構造であって、
   蓄電池と、
   車体に取り付けられ且つ内部に前記蓄電池を収容する電池ケースであって、配線取出口を有する電池ケースと、
   前記電池ケースの配線取出口に気密性を保って接続され、前記電池ケース内から引き出されて車載機器に配索される配線を内部に収容する配線保護管と、
   を備えるリチウム組電池の車載構造であって、
   前記配線保護管に、電池ケースが破断する圧力よりも低い圧力で破断する破断部が形成されていることを特徴とする蓄電池の車載構造。

Images